52萬t/aCO2氣提法尿素裝置縮二脲控制方法總結

姚 剛，姜 磊

(兗礦新疆煤化工有限公司 新疆 烏魯木齊830011)

52萬t/aCO2氣提法尿素裝置縮二脲控制方法總結

姚 剛，姜 磊

(兗礦新疆煤化工有限公司 新疆 烏魯木齊830011)

介紹了通過技術改造、優化操作等手段將尿素成品中的縮二脲含量由農業合格品標準提升至農業一級品標準的方法。

縮二脲；方法；技術改造；優化操作

縮二脲分子量為103.8[1]，無水縮二脲熔點為192～193℃，密度(-5℃)為1.467。尿素在高溫下會發生縮合反應，兩個分子尿素的縮合反應可生成縮二脲，反應式如下：

尿素生產中縮二脲生成的因素有：溫度、尿素濃度、氨分壓、停留時間和尿素溶液中的雜質含量等[3]。在實際生產中，縮二脲的生成不可避免，但如何將縮二脲的生成量減少到最低，是每個尿素生產企業追求的目標。

兗礦新疆煤化工有限公司52萬t/a尿素裝置采用CO2氣提工藝，產品質量執行GB/T2440-2001標準。公司自2010年開始項目建設，2012年10月16日原始開車，開車初期尿素成品中的縮二脲含量一直在1.3%～1.6%左右(農業合格品標準為≤1.5%)。在較長一段時間內，困擾企業生產。通過對裝置優化操作、技術改造等手段，目前尿素成品中的縮二脲含量降至1.0%以下，達到農業一級品標準。

1 存在問題

開車初期，定期沖洗一、二段蒸發分離器時，經常發生二段蒸發分離器下液溫度突降情況，并觀察到二段蒸發分離器視鏡處有尿素小顆粒結晶落下，最后聚集堵塞在熔融泵進口處，造成泵不打量，只好被迫停泵，蒸發系統打循環，用蒸汽冷凝液溶化沖洗結晶物。導致尿液在系統中停留時間增加。

2016年6月份之前，操作規程規定現場工藝人員每小時沖洗1次二段蒸發分離器，因沖洗頻次高，沖洗時的溫度、真空度波動必然影響產品縮二脲含量，每班在塔底皮帶取樣兩次作為分析點樣，塔底皮帶取樣時，一般避開沖洗蒸發系統的時間，而交接班時在成品庫取樣作為綜合樣，綜合樣分析指標為最終判定本班產品質量的標準。如此一來，經常出現綜合樣縮二脲含量高于點樣的情況。

兗礦新疆煤化工有限公司CO2壓縮機出口設計溫度為120±5℃。2017年之前，因機組運行不正常，CO2壓縮機出口溫度經常出現超標情況，最高至139℃，縮二脲含量也隨壓縮機出氣溫度的升高逐漸升高，以2016年11～12月份為例，數據如下表1。

表1 縮二脲含量與壓縮機出口溫度對應表

表1(續)

2 原因分析

(1) 定期沖洗蒸發的目的是防止尿液在流速較慢區域集聚，運行周期一長，高溫形成的縮二脲粘接在設備的表面、頂部或氣相管線內，堵塞氣相通道，影響蒸發系統真空度。縮二脲在水中的溶解度如圖1所示。

如圖1可以看出，水溫越高，縮二脲溶解度越大。系統原設計蒸發沖洗水為蒸發表冷器下液，操作溫度為42℃左右，溫度過低不但沖洗效果不明顯，而且低溫沖洗水進入二段蒸發分離器后，會造成二段蒸發溫度突降，尿液結晶堵塞熔融泵進口，蒸發被迫打循環。

(2) 蒸發系統二段蒸發分離器設計為旋風分離式結構，頂部無百葉窗。開車初期，規定現場工藝人員每小時沖洗1次二段蒸發分離器，控制室人員為防止沖洗時溫度突降，在每次沖洗前，將尿液溫度提高至高于工藝指標2～3℃。因此，頻繁的沖洗和操作溫度的人為波動是造成綜合樣縮二脲含量明顯高于點樣的主要原因。

(3) 尿素生產正常時，成品縮二脲含量在系統中的增長情況如表2。

表2 縮二脲含量在尿素各系統中的增長情況

在CO2氣提塔中，合成液中會有大量氨逸出，盡管物料在氣提塔內停留時間只有1min左右，仍然有相當多的縮二脲生成。為了減少縮二脲的生成，在達到盡可能高的氣提效率前提下，一般會控制CO2氣提塔出液溫度和液位在低限運行。但是，在氣提塔殼側蒸汽壓力與生產負荷相對應的情況下，由于CO2壓縮機出口溫度偏高，導致CO2氣提塔出液溫度升高，縮二脲在高壓系統生成量增加，表3為系統分段取樣的分析結果，高壓系統(CO2氣提塔出液縮二脲含量)產生的縮二脲明顯高于設計指標，循環和蒸發系統指標正常。CO2壓縮機出口溫度偏高是導致本次縮二脲偏高的另一主要原因。

表3 尿素系統縮二脲含量分段分析表

3 解決方法

(1)將蒸發系統沖洗水由原設計蒸發表冷器下液改為蒸汽冷凝液。蒸汽冷凝液溫度在90℃以上，不但沖洗效果好，更有效避免因沖洗水溫度低造成二段蒸發分離器下液溫度突降情況發生。改造后，除因操作工操作失誤外，蒸發系統再無因蒸發沖洗造成打循環現象的發生。

(4)通過對蒸發系統真空度變化的摸索和調整，將蒸發系統沖洗頻率由每小時1次改為每6小時1次，大幅度降低由于溫度的人為波動對縮二脲含量的影響。

(4)利用停車機會對CO2壓縮機進行了檢修，使CO2壓縮機出口溫度恢復至設計指標，氣提塔出液中縮二脲含量也降至0.3%～0.4%左右。

4 其它經驗總結

(1) 在前系統允許的情況下，盡量維持尿素裝置高負荷運行，否則低負荷運行會造成尿液在系統中的停留時間增加，縮二脲含量升高。

(2) 尿液上塔管線的夾套保溫蒸汽壓力要根據氣溫變化情況隨時調節，盡量控制低限[4]，保證尿液管線不堵就行，防止尿液在上塔管線二次加熱，造成縮二脲的升高。

(3) 利用停車機會檢查上塔管線，防止因材質問題、沖刷腐蝕等造成管線凹癟、蒸發積液。

5 結語

實際尿素生產過程中，縮二脲的生成不可避免，但是通過認真分析縮二脲生成的諸多因素如溫度壓力控制、尿液停留時間和蒸發系統沖洗操作等，結合裝置運行出現的實際問題，有針對性的逐項分析、解決，一定能夠將尿素成品中的縮二脲含量降至較低水平。

[1] 金 超，包經珊.利用尿液生產復合肥時控制縮二脲生成的措施[J].石油化工應用，2013 (10)：84-87.

[2] 李 海.尿素生產中縮二脲的形成及降低其含量的措施[J].安徽化工，2010(02)：55-56.

[3] 徐春齊，鄒彩俠.尿素產品質量影響因素的分析及控制[J].安徽化工，2015 (03)：49-51.

[4] 黃隆春.尿素質量攻關綜述[J].中氮肥，1998(05)：17-20.

(本文文獻格式：姚 剛，姜 磊.52萬t/aCO2氣提法尿素裝置縮二脲控制方法總結[J].山東化工，2017，46(10)：140，146.)

2017-04-01

姚 剛(1975—)，江蘇睢寧人 副總經理， 高級工程師， 大學本科學歷 ，工程碩士學位 ，從事煤化工生產及研究工作。

TQ444.1

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1008-021X(2017)10-0140-01